Cum funcționează protecția cu diode

Gama de diode nu se limitează la redresoare. De fapt, această zonă este foarte largă. Printre altele, diodele sunt folosite în scopuri de protecție. De exemplu, pentru a proteja dispozitivele electronice atunci când sunt pornite incorect cu polaritatea greșită, pentru a proteja intrările diferitelor circuite de supraîncărcare, pentru a preveni deteriorarea comutatoarelor semiconductoare de la impulsurile EMF autoinduse care apar la oprirea sarcinilor inductive etc. n.

Pentru a proteja intrările microcircuitelor digitale și analogice de supratensiune, se folosesc circuite a două diode, care sunt conectate în direcția opusă șinelor de alimentare ale microcircuitului, iar punctul de mijloc al circuitului de diode este conectat la intrarea protejată.

Dacă la intrarea circuitului se aplică o tensiune normală, atunci diodele sunt într-o stare închisă și nu au aproape niciun efect asupra funcționării microcircuitului și a circuitului în ansamblu.

Dar de îndată ce potențialul intrării protejate depășește tensiunea de alimentare, una dintre diode va intra în starea conducătoare și va manipula această intrare, limitând astfel potențialul de intrare permis la valoarea tensiunii de alimentare plus căderea de tensiune directă pe diodă.

Astfel de circuite sunt uneori incluse imediat într-un microcircuit integrat în faza de proiectare a cristalului său sau plasate într-un circuit ulterior, în stadiul de dezvoltare a unui nod, bloc sau întregul dispozitiv. Ansamblurile de protecție cu două diode sunt, de asemenea, produse sub formă de componente microelectronice gata făcute în cutii de tranzistori cu trei terminale.

Dacă intervalul de tensiune de protecție trebuie extins, atunci, în loc să fie conectate la magistralele cu potențiale de alimentare, diodele sunt conectate la puncte cu alte potențiale care vor oferi intervalul permis necesar.

Liniile lungi de cablu experimentează uneori interferențe puternice, de exemplu din cauza loviturilor de fulger. Pentru a proteja împotriva lor, pot fi necesare circuite mai complexe care conțin nu numai două diode, ci și rezistențe, limitatoare, condensatoare și varistoare.

Când opriți o sarcină inductivă, de exemplu, o bobină de releu, șoc, electromagnet, motor electric sau demaror magnetic, în conformitate cu legea inducției electromagnetice, are loc un impuls EMF de auto-inducție.

După cum știți, fem de auto-inducție împiedică scăderea curentului prin orice inductanță, încercând să mențină cumva curentul prin ea neschimbat. Dar în momentul în care sursa de curent din bobină este oprită, câmpul magnetic al inductanței trebuie să-și disipeze energia undeva, a cărei valoare este

Deci, de îndată ce inductanța este oprită, ea însăși devine o sursă de tensiune și curent, iar în acest moment apare o tensiune pe întrerupătorul închis, a cărei valoare poate fi periculoasă pentru comutator. Cu comutatoarele cu stare solidă, acest lucru este plin de deteriorare a comutatorului în sine, deoarece energia se va disipa rapid și la o putere foarte mare a comutatorului. Pentru comutatoarele mecanice, consecințele pot fi scântei și arderea contactelor.

Datorită simplității sale, protecția cu diode este foarte comună și vă permite să protejați diferite comutatoare care interacționează cu o sarcină inductivă.

Pentru a proteja comutatorul cu o sarcină inductivă, dioda este conectată în paralel cu bobina într-o astfel de direcție încât atunci când curentul de funcționare curge inițial prin bobină, dioda să fie blocată. Dar de îndată ce curentul din bobină este oprit, apare un EMF de auto-inducție, care are polaritatea opusă tensiunii aplicate anterior inductanței.

Această fem de auto-inductanță deblochează dioda, iar acum curentul care era dirijat anterior prin inductanță se deplasează prin diodă, iar energia câmpului magnetic este disipată pe diodă sau pe circuitul de stingere în care este conectată. În acest fel, comutatorul basculant nu va fi deteriorat de tensiunea excesivă aplicată electrozilor săi.

Atunci când circuitul de protecție include o singură diodă, tensiunea pe bobină va fi egală cu căderea de tensiune directă pe diodă, adică în regiunea de 0,7 până la 1,2 volți, în funcție de magnitudinea curentului.

Dar, deoarece tensiunea din diodă în acest caz este mică, curentul va scădea lent și, pentru a accelera oprirea sarcinii, poate fi necesar să utilizați un circuit de protecție mai complex, care include nu numai o diodă, dar și o diodă zener în serie, sau o diodă cu rezistor sau varistor — un circuit complet de stingere.